宇宙是“人(rén)为制造”的？为何会存在(zài)科学无法(fǎ)解(jiě)释的“暗物质”？暗物质又(yòu)究(jiū)竟是什么？人类为(wèi)了寻找暗物(wù)质存在的证据，科学(xué)家们在过去的(de)几(jǐ)十年(nián)当(dāng)中进行了超过50次的长期(qī)实(shí)验(yàn)，但是却没有发现任何的(de)有效证据。除了一个地(dì)方，在1687年出版的自然哲(zhé)学(xué)数学原(yuán)理(lǐ)一书中，埃萨克牛(niú)顿发表(biǎo)了万有引(yǐn)力定律(lǜ)，它揭示了宇(yǔ)宙中天体运动的规律。往后的几百年(nián)来，当(dāng)天文(wén)学家们发(fā)现某些天体运行(xíng)轨(guǐ)道出(chū)现异常，不(bù)符(fú)合(hé)万有(yǒu)引力定律的(de)时候，他们就会知(zhī)道，周(zhōu)围一(yī)定有未知(zhī)的(de)天体(tǐ)通(tōng)过引力在摄动(dòng)它的(de)轨道(dào)。比如在1846年，奥本(běn)勒(lēi)维耶(yé)就通过(guò)天(tiān)王星运(yùn)行轨道的异常，推算并且发现了(le)海王星的(de)存(cún)在(zài)。另外，哈雷彗星、冥(míng)王星的发现都是(shì)应用万有引力定律所取得重大天文成就(jiù)的(de)例子。但是这些发(fā)现都(dōu)是在恒(héng)星(xīng)系统的尺度(dù)当(dāng)中，可当我(wǒ)们上升(shēng)到星系(xì)或者是(shì)星团的尺度，事(shì)情就开始变得诡异了。

1933年，瑞(ruì)士的物理(lǐ)学(xué)家弗里茨兹威基正在研(yán)究和测(cè)量后发星系团(tuán)的质量。这是一个由(yóu)数千个星系所(suǒ)组成的(de)巨大(dà)星(xīng)系团(tuán)，这些星系被(bèi)引力束(shù)缚在一起。测量星系团的质量(liàng)一般会使用(yòng)到两种(zhǒng)方法，当两种(zhǒng)方法结果一致，就(jiù)可以(yǐ)确定(dìng)其质量的范围。

第一种(zhǒng)是(shì)获(huò)得(dé)其"光度(dù)学的质量"，需要的(de)数据是(shì)测(cè)量各(gè)个星系的光度(dù)。

第二种是(shì)动力学质量的(de)计(jì)算，是利用光谱红移(yí)测量星(xīng)系团中(zhōng)的各(gè)个星系相(xiāng)对于(yú)星系团(tuán)的运动速(sù)度。当测量结(jié)果出来之后，兹威基(jī)彻底(dǐ)懵了，“动力学(xué)质(zhì)量”竟然是“光度学质量”的400倍。这(zhè)意味着，后发座(zuò)星系团(tuán)有99%的质量消失了，或者说(shuō)这99%的质量(liàng)并(bìng)不以可(kě)见(jiàn)光的(de)形式所存在，我们无法看到(dào)。最诡异的是，在测量速度的过程中，兹(zī)威基发现星系团中很多星系的速(sù)度比(bǐ)理论上(shàng)要快得多(duō)，按(àn)照牛顿(dùn)的运动(dòng)学定律，仅靠(kào)这些可见星(xīng)系(xì)的质量(liàng)所(suǒ)产(chǎn)生的引力是(shì)无法将它们束缚(fù)在(zài)星系团(tuán)内的，它(tā)们早就应该(gāi)被抛出星系团之外了，除非有一种(zhǒng)神秘(mì)的力量在起作(zuò)用，这种力量来源于(yú)某种隐形的(de)物质(zhì)。

据此(cǐ)，兹维基提出了这样部分(fēn)不可见(jiàn)的暗质，它(tā)不发散(sàn)光、吸(xī)光、反(fǎn)射光，但是它们却占据着宇宙中(zhōng)绝大部分(fēn)的质量。只是(shì)当(dāng)时的人们对(duì)这样(yàng)的一种说法不屑一顾。

直到40年(nián)之后，“暗物质(zhì)”这个词才再(zài)一次出(chū)现。天文(wén)学家维(wéi)拉鲁(lǔ)宾(bīn)和(hé)肯特福特在(zài)观测仙女(nǚ)座星系中(zhōng)的(de)恒星运动。理论上来(lái)说，距(jù)离中心越远的恒星(xīng)在其轨道上的运行速度就会(huì)越慢。但是他们观测的结果却让(ràng)人感到不(bù)可思议。

随着与(yǔ)中心距(jù)离(lí)的(de)增加，恒星的旋转速(sù)度几乎(hū)保(bǎo)持不(bù)变。可是根据牛顿的(de)万(wàn)有引力定律，在星系当中如果没有足够(gòu)大的(de)质量来吸(xī)引它们，这些外围的恒星早就被甩(shuǎi)到宇宙当(dāng)中了。基于这种现象，科学家们会使用一种相(xiāng)对标(biāo)准的方法来解释暗物质(zhì)的存在，这种方法就是测量星(xīng)系当中气体在X轴上距离星系中心的(de)距离，以及在(zài)Y轴(zhóu)上气体的旋转速度(dù)。如果出现(xiàn)异常的结果，就(jiù)认为是由暗物(wù)质的力量进(jìn)入其中。

于是科学(xué)家(jiā)们通过(guò)射电(diàn)望远镜测量了距离星系中(zhōng)心更远距离的氢元素，发现它们的旋转速度并不符合牛顿的力学定律。我们的太阳系(xì)也不(bù)例外，太阳系位(wèi)于银河系(xì)的第三(sān)悬臂之上，距(jù)离银河系(xì)中心(xīn)2.6万光年(nián)，根据万(wàn)有引力定律(lǜ)进行计算，太阳(yáng)系的运行速度应该是160千米/秒，但(dàn)实际上，太阳(yáng)系正在以220千米(mǐ)/秒的速度围绕银(yín)河系旋转(zhuǎn)，这个实际(jì)速度(dù)远远大于(yú)理论速(sù)度，那么产生以上(shàng)这种向(xiàng)心加(jiā)速(sù)度的原(yuán)因很可能就是(shì)存在(zài)着一种我(wǒ)们看(kàn)不到的物质，是这(zhè)些暗物质的引力效应将星系聚集在了一(yī)起(qǐ)。

也是从(cóng)这时开始(shǐ)，越来越多的研究人(rén)员开始相信暗物质(zhì)的(de)存(cún)在(zài)。科学家根据星系外恒(héng)星轨道的速度(dù)，估算在星系当中暗物质的质量占整(zhěng)个星(xīng)系质量的85%。但是，暗物质并不是唯一(yī)可以解释这个现象的(de)原(yuán)因。在一项新的研究当中，科学家们发现，几(jǐ)乎没(méi)有引(yǐn)力效应的(de)遥远(yuǎn)恒星之间，也会出现(xiàn)速度上的(de)微小差(chà)异。另外，天文(wén)学家(jiā)还发现了一个反常的星系(xì)，叫做Agc114905。这个星(xīng)系距离地(dì)球大约2.5亿光年，大小和银河系不多，但是(shì)星系(xì)当中(zhōng)存(cún)在(zài)的恒星数量却只有银河(hé)系(xì)的千分之一。

所以在(zài)理(lǐ)论上，该星(xīng)系必须存在暗(àn)物质，否则就会分崩(bēng)离析。但是科学家(jiā)们使用最先进的望远(yuǎn)镜(jìng)对其进行了40个小时的详细测量之后，发现星系中的恒星运动是(shì)可以用正常的(de)物质(zhì)和(hé)力学定律来解释(shì)的。那(nà)么又有人提出，也许该(gāi)星系的(de)暗物质，已经(jīng)被附(fù)近的另一个大星(xīng)系(xì)剥离了。奇(qí)怪的是，它的附近没有(yǒu)任何星系(xì)存(cún)在。造成(chéng)这(zhè)些现象的(de)除了暗物质的假说之外，另(lìng)一种(zhǒng)可能就是人类对引力(lì)的理解还(hái)不够全面，引(yǐn)力很可能在不同尺度空间中(zhōng)的工(gōng)作(zuò)方式是不同的(de)，这意(yì)味着在行(xíng)星(xīng)系(xì)尺度中的天体会沿着它们的轨道，按照我们(men)所理解(jiě)的方式(shì)运动。但是上升到星系(xì)和星团的尺度，引力之(zhī)间的相互作(zuò)用则是(shì)不(b顺丰有冷链运输吗现在 顺丰有冷链保鲜运输吗ù)同的方式。对于在星系团之间的相互作用，科(kē)学家还引入了外部场效应的概念，指的是在数百万光年的规模上，巨大的质量之间会产(chǎn)生对彼(bǐ)此特殊的(de)效果(guǒ)，这个理论叫(jiào)做MOND蒙德理(lǐ)论(lùn)。如(rú)果MOND蒙(méng)德(dé)理(lǐ)论成立，这(zhè)意味着我们需要(yào)对现在(zài)的物理定律进行修正，这些(xiē)发现也(yě)让很多人认(rèn)为暗物(wù)质假(jiǎ)说理论就此(cǐ)终结。但是(shì)在宇(yǔ)宙当中还有(yǒu)关于暗物质存在的其他的理论证据，这些理(lǐ)论证据是蒙德(dé)理论所没法解释的“引力透镜”。

径向距离为37亿光年的子(zi)弹星系(xì)团，由两个碰撞的(de)星(xīng)系团(tuán)所组(zǔ)成，类似这样的星团，它们大(dà)部(bù)分的普通(tōng)质量都在星系(xì)的气体(tǐ)当(dāng)中(zhōng)。当星(xīng)团以1000万公里(lǐ)/小时发生碰撞的时候，星(xīng)际(jì)气体的相(xiāng)互作用就会导(dǎo)致温度的急剧升高(gāo)，速度大幅降低。所以在理(lǐ)论(lùn)上，在碰撞(zhuàng)之后，子弹(dàn)星系团大(dà)部(bù)分的质(zhì)量将位于所有这些气体(tǐ)所(suǒ)在的中间区(qū)域。那么我们通(tōng)过什么来验(yàn)证(zhèng)它的质量区域(yù)到底是不是集中在中间(jiān)呢？前不久，詹姆斯韦(wéi)伯太空(kōng)望远镜传回了宇宙当(dāng)中第一张(zhāng)全彩的高清照(zhào)片，在照片(piàn)中我们可(kě)以明显(xiǎn)地(dì)看到很多星系(xì)似乎被(bèi)拉伸产生了巨大的形变。其(qí)实这些星系本身并不是(shì)真的(de)被扭曲(qū)了，也不(bù)是韦伯望远镜(jìng)出(chū)了什(shén)么问题，而是这样极遥远的天(tiān)体和我(wǒ)们地(dì)球上的观测者(zhě)之间(jiān)。被一(yī)个质(zhì)量超(chāo)级巨大(dà)的(de)天体(tǐ)遮挡(dǎng)，这个超(chāo)大(dà)质量(liàng)的东(dōng)西的引力，会使身后更遥远星系的光都发生(shēng)了扭(niǔ)曲。这个现象就(jiù)是引力(lì)透镜效应。这个巨大的天体可能是超大质量的黑洞或者是暗物质。

所以当人(rén)们对子(zi)弹星系团观测的时候，发现它的大质量区域并不是在(zài)中间，而(ér)是在(zài)两侧。所以最好的解(jiě)释方法就是当星(xīng)团(tuán)发生全部的碰撞(zhuàng)时，可被观测到的(de)质量气体被卡在了中间(jiān)，暗(àn)物质则直接通过了这个区域，并在两边形(xíng)成了引(yǐn)力透镜(jìng)。对子(zi)弹星(xīng)系团的引力(lì)透镜(jìng)研究也被认(rèn)为是暗物质存在的迄今(jīn)为止最好的理(lǐ)论证据。

除此之外，还有来自宇宙(zhòu)当中最古老(lǎo)的光(guāng)。从宇(yǔ)宙(zhòu)大爆(bào)炸开(kāi)始，38万年之后，可见光(guāng)终于(yú)可以畅(chàng)通(tōng)无阻地穿越在宇宙当中了。经过了(le)130多(duō)亿年之(zhī)后，这些光在宇宙(zhòu)空间背(bèi)景上留下了各(gè)相同性的微波辐射。其中红色(sè)的部分表示温(wēn)度(dù)较高(gāo)的区域，蓝(lán)色(sè)则表示相对较冷的区域，但(dàn)实(shí)际上它们(men)之(zhī)间的温差只(zhǐ)有万分之一。

科学家们通过(guò)对(duì)前景背景分离后(hòu)的(de)二值图像进(jìn)行连通域提(tí)取和标记之后发现，如(rú)果(guǒ)宇宙(zhòu)当中(zhōng)没有暗(àn)物质(zhì)，图形看起来不应(yīng)该是这样的，而(ér)随着暗物(wù)质的增(zēng)加，一(yī)些峰值的幅度会减小，才(cái)变得看起来“和谐”。为了匹配宇(yǔ)宙微波背景辐射(shè)的测(cè)量值，我们需要的(de)暗物质大(dà)约是(shì)普通物质的5倍。这个数(shù)字(zì)与解释星系当中恒星运动所需要的(de)暗物质比例(lì)是一致的(de)。这就意味着(zhe)。

用了一个简单的(de)理论(lùn)框架(jià)，就很好地(dì)解释了很多不同(tóng)的观测(cè)结果。而暗物(wù)质(zhì)的本(běn)质就是宇宙当中(zhōng)存在着某种类型(xíng)的(de)粒(lì)子，它们(men)不参与(yǔ)任何其他(tā)的电磁作用，只通过引力来(lái)相互作用。所以如果能够找到这种粒子的存在，就相当于找到了暗(àn)物质存(cún)在的(de)实(shí)际证据。这(zhè)种(zhǒng)粒子(zi)到底是什么？科(kē)学(xué)家们已经提出了(le)数十种的假(jiǎ)想目(mù)标，而要寻找(zhǎo)这些不(bù)同的目标粒子(zi)所(suǒ)需要的实验方(fāng)式也不相同。在过去的几十年当中，人类为了寻找这些看不顺丰有冷链运输吗现在 顺丰有冷链保鲜运输吗见、摸不到(dào)，几乎不会与(yǔ)常(cháng)规物质相互作用的(de)“暗物质(zhì)”，科学家们已经进行(xíng)了超过(guò)50次的(de)实(shí)验(yàn)，却没有任何实质性的发现(xiàn)，除(chú)了一(yī)个(gè)地方，意(yì)大利的格兰萨索山，隶属(shǔ)于阿尔(ěr)卑斯山脉。

在山下1400米处的地下(xià)矿井当中，藏(cáng)着(zhe)地球上最大(dà)的地学实验室，这个(gè)实验室叫“DAMA/LIBRA”。这(zhè)里有一个三层楼(lóu)高的探测器，一(yī)直(zhí)致力(lì)于寻找暗物(wù)质(zhì)粒子的周期性震荡。

自1997年(nián)以来，这里的(de)科(kē)学(xué)家声称(chēng)观测到了某种信号。经过了20多年的数(shù)据收(shōu)集，人们发现了(le)一个有趣的(de)事情。探测率会在每年(nián)的6月份(fèn)达(dá)到峰值(zhí)，然后在(zài)11月降到(dào)最低，而(ér)且在(zài)20年当中每年都是一样(yàng)。一(yī)些科学家认为这(zhè)可(kě)能是人类发现暗物质的第一个直接(jiē)证(zhèng)据。

但是为什么暗物(wù)质会产(chǎn)生周期(qī)性(xìng)的年度(dù)信号呢？刚才(cái)我们讲了太阳系正(zhèng)在(zài)以220公(gōng)里/秒(miǎo)的(de)速度(dù)围绕着银河系进(jìn)行(xíng)移(yí)动，那么如果暗物质(zhì)存在宇宙(zhòu)当中，这意(yì)味着(zhe)我们也在以这样(yàng)的速度在穿(chuān)越着暗物(wù)质(zhì)流，这个过程(chéng)中(zhōng)会产生相应(yīng)的振(zhèn)荡，同时地球又(yòu)以(yǐ)30公里/秒的速(sù)度围绕太阳(yáng)进(jìn)行(xíng)旋转(zhuǎn)。所(suǒ)以有半年的时间，地球围绕太阳(yáng)的方向与太(tài)阳环绕银河系的(de)方向是(shì)一致的，而(ér)另(lìng)外半(bàn)年(nián)则(zé)与之相反。

而(ér)在6月份的时候，地球与太(tài)阳(yáng)的方向正好达到完全一(yī)致，这是理论上地球穿越(yuè)暗物质流(liú)最快的时(shí)段。而(ér)在11月份，又恰好达到(dào)了最慢值。尽管在(zài)实际的情况中，太阳(yáng)系相(xiāng)对银河系的平(píng)面(miàn)呈现了60度的倾斜，但是这并不(bù)影(yǐng)响这(zhè)个理(lǐ)论的(de)有效性。

因此(cǐ)科学家认为这(zhè)可以用来解释，研究人员们(men)所观测到的周期性信号。当(dāng)然也可(kě)能(néng)有其(qí)他的情况，造成这种年度周期信号的差异(yì)也可(kě)能(néng)是温度(dù)、湿度、土壤(rǎng)中的水(shuǐ)分、高(gāo)山(shān)上(shàng)的积雪(xuě)，甚至连意大利游客的数量也(yě)符合这(zhè)个周(zhōu)期的规律。

所(suǒ)以，科学家们又(yòu)在南半(bàn)球(qiú)建立了一(yī)个几乎相同的实(shí)验室，这里(lǐ)的季(jì)节与(yǔ)之(zhī)前(qián)的实验室(shì)正好相(xiāng)反(fǎn)，而在这里(lǐ)，地球穿过(guò)暗物质流的运(yùn)动(dòng)特征和(hé)第一个实(shí)验室是一样的(de)。

因此，如果在(zài)这(zhè)里可以得到相(xiāng)同的(de)信号，就可以(yǐ)成为暗物质所存在(zài)的(de)非常有(yǒu)力的证据了(le)。但是由(yóu)于这(zhè)个(gè)实验室(shì)刚(gāng)刚建成(chéng)不久，所以截(jié)至目前还无法(fǎ)提供相应的数据(jù)支持。另(lìng)外，在2025年，NASA将(jiāng)会(huì)发射一台新的望远镜，这台太空望(wàng)远镜叫做“南希格雷(léi)斯罗曼(màn)”，它的主镜大小跟哈勃望远镜相同，但它的(de)宽视场仪器提供的(de)视野是哈(hā)勃红外仪器的100倍。南希格雷(léi)斯(sī)罗(luó)曼太空望远镜其(qí)中(zhōng)一个关(guān)键的(de)用途就是(shì)探索暗物质背后的奥(ào)秘(mì)，对于探测(cè)的结果(guǒ)，我们(men)只能拭目以(yǐ)待了。费(fèi)米实验室(shì)粒子(zi)天(tiān)体物理中心的科(kē)学家丹(dān)琥珀(pò)和贾森斯特芬(fēn)研究发(fā)现，如果暗物质存在(zài)，它(tā)们极有可(kě)能拥有另一(yī)种神秘的效应，这种暗物质效应，会支(zhī)持宇宙当中生命的诞生，或者说是生命(mìng)进化的(de)一个(gè)重要因素。

如果(guǒ)这一(yī)理论得到(dào)进一步的证(zhèng)实，那么遍(biàn)布宇宙当中(zhōng)的暗物质会(huì)不(bù)会意味着人类(lèi)并不孤单呢？或许在宇宙当中(zhōng)某个角落(luò)的行(xíng)星上，暗物质正在通过这(zhè)样的效(xiào)应创造生命(mìng)。当然(rán)，这(zhè)些推论的大前提是要(yào)先找(zhǎo)到暗物质存在的实际(jì)证据。那么小(xiǎo)伙(huǒ)伴们(men)，你们觉(jué)得暗物质到底存不存在(zài)呢？喜欢请点赞，你的(de)支持是(shì)我更新的(de)动(dòng)力(lì)！

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